sexta-feira, 8 de junho de 2012

Relatividade, viagens no tempo e mecânica quântica

Quem nunca quis viajar no tempo? Ver como seus pais se conheceram, ou mesmo como os dinossauros eram realmente?

"Ah, isso é coisa de Hollywood", foi o que minha mãe disse quando eu comentava com ela sobre o assunto, e minha resposta foi "ainda mãe, ainda...".

A priori, somos todos viajantes do tempo. Seguimos rumo ao futuro constantemente, a cada 60 segundos por minuto. Mas, o que é o tempo? Ele é constante?

Vamos imaginar a seguinte cena: Uma grande fogueira e você ao redor dela, sozinho. Cada segundo que passa parece uma hora. Então, uma bela moça vem e senta-se ao seu lado. Agora, cada hora parece um segundo.

Isso é, de forma bem análoga, a tão conhecida relatividade, teoria do físico alemão Albert Einstein, que nos ajudará a entender o que é o tempo.

Na realidade, as teorias da relatividade geral e especial podem ser vistas como uma teoria da Gravitação Universal de Newton adaptada às condições extremas de velocidade, transformação de massa em energia (E=mc² - já falei disso aqui), massas de escala colossal e distorção temporal que ocorrem realmente no nosso universo.

As conclusões da teoria são excêntricas, mas verossímeis. A premissa maior é que a velocidade da luz é constante e igual a 300 mil km/s, portanto, através da conhecida equação das aulas de física clássica do colégio, V=ΔS/Δt, chegamos a conclusão de que a razão entre o espaço e o tempo, em condições extremas (como sendo V=c e "c" a velocidade da luz), é constante, o que determina que o espaço e o tempo são flexíveis.

Hã?

Observe esta imagem abaixo:


Temos um trem em movimento, e percebe-se que a trajetória do feixe luminoso é diferente para os dois observadores, João e Maria. Mas, a velocidade da luz é constante, não importando o referencial, ou seja, não há velocidade relativa para a luz. Se a velocidade da luz é constante, portanto a razão ΔS/Δt é consequentemente constante, e os espaços percorridos pelo feixe luminoso são nitidamente diferentes, portanto a consequência imediata é que o tempo para os dois observadores é diferente.

CONCLUSÃO LÓGICA:  através da mecânica clássica, é determinável que o tempo passa mais lentamente para aquele que viaja com uma velocidade próxima a da luz.


Portanto, em um olhar mais técnico, o tempo é uma dimensão flexível ou mesmo variável, assim como o comprimento, a largura e a altura, porém com uma natureza diferente (temporal, não espacial), que está aglutinado ao espaço em algo que podemos aqui, com nossos propósitos, chamar de espaço-tempo.

Imagine agora o espaço-tempo como um plano (vide imagem abaixo), ou melhor, uma cama-elástica. Se jogarmos uma massa nessa cama-elástica, como uma bola de chumbo, ela irá distorcer o plano da cama. Se eu jogar então, uma pequena massa, próxima a essa distorção, sua tendência (entendamos aqui com a lógica da mecânica clássica) é desenvolver uma órbita espiralada ao redor da grande massa e ir se aproximando cada vez mais. Isso é conhecido como gravidade. Com isso podemos explicar os famosos buracos negros, que são diminutas proporções espaciais, com uma massa exacerbadamente alta, ou seja, algo extremamente denso, o que gera uma distorção quase que linear no espaço-tempo, sendo muito difícil algo conseguir sair desta distorção, uma vez capturado pelo campo gravitacional desse buraco negro (nem a luz consegue escapar! Por isso o nome "buraco negro").



Então, em tese, necessitamos dominar essas leis, teorias e ideias para conseguir viajar no tempo. Porém, até hoje não obtivemos sucesso com as leis da física clássica, e a "luz" para isso veio da física moderna, a física maravilhosa do mundo microscópico, que estuda as partículas fundamentais da matéria e suas interações com o mundo específico microscópico: a física quântica.

Fico triste quando vejo que os alunos do ensino médio estão tão restritos a uma biologia, uma química e uma física tão quadradas. Estar privado das maravilhas da biologia e da medicina, ou mesmo das questões mais controversas da química e da física. Por isso, infelizmente a quântica é pouco conhecida.

Vilã e heroína ao mesmo tempo, a mecânica quântica não nos permite obter dados precisos e simultâneos de um objeto como um todo (o macroscópico e o microscópico) pelo Princípio da Incerteza de Heisenberg. Porém, em 1993, físicos associaram a propriedade quântica dos "estados emaranhados" com a possibilidade do teleporte de informação, não de matéria propriamente dita.


O "estado emaranhado" é uma condição na qual duas partículas interagem quase instantaneamente mesmo em distâncias astronômicas, o que permite que a informação extrapole o conceito de velocidade e espaço, consequentemente de tempo.

Então, em 1997 foi elaborado um aparato quântico que possibilitou o teleporte das propriedades ópticas de um fóton (quanta de luz - partícula ou onda) para o seu par emaranhado, o que deixou a comunidade científica alvoroçada.

No último ano, experimentos comprovaram o teleporte de um fóton para alguns bilionésimos de segundo no passado, o que venhamos e convenhamos, é um começo. Mas, a ciência não para, e daqui alguns bons anos, teremos uma máquina do tempo igual à do escritor britânico H. G. Wells (1866-1946), em "A máquina do tempo". Vale frisar, para os mais descrentes na ciência (que eu duvido que exista algum que frequente este blog), que muito do que era impossível ou ficção no passado, hoje é parte corriqueira do nosso cotidiano, como aquele aparelhinho celular, ou mesmo a máquina de contagem diferencial do hematócrito, que com certeza, já salvou a vida de muita gente nesse mundo.

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